Российские ученые открыли сверхбыстрые "реки электронов" в наночастицах - «Наука»

PNAS.

"Эффект может иметь значительные практические приложения в создании новой "вязкой электроники" на основе графена и других наноматериалов", – рассказывает Григорий Фалькович из Института проблем передачи информации РАН и Института науки Вейцмана в Реховоте (Израиль).

По его словам, традиционно считается, что электрон быстрее всего переместится из одной точки в другую, если будет двигаться не через проводник, а через полный вакуум, не сталкиваясь с другими частицами или атомами.

Такой ток электронов, традиционно называемый "баллистическим" движением по аналогии со снарядами, летящими по воздуху к цели, считается почти недостижимым идеалом для проводников. Предполагается, что баллистические потоки электронов могут существовать внутри листов графена или в углеродных нанотрубках, однако пока никому не удалось увидеть этот эффект или доказать, что он существует.

Физики нашли "металл", электроны в котором ведут себя как вода

Фалькович и его коллеги выяснили, что электроны могут двигаться еще быстрее, если они не летят свободно, а взаимодействуют, образуя квантовую жидкость при движении через нанометровые кусочки графена. В таком случае сопротивление току может быть гораздо ниже баллистического предела. Этот эффект достигается за счет того, что в потоке квантовой жидкости электроны не налетают на препятствия, а как бы обтекают их.

До сих пор самым известным механизмом переноса электронов со сверхмалыми потерями энергии была сверхпроводимость, открытая в начале XX века. В отличие от сверхпроводящего тока, вязкая "электронная жидкость" может течь при довольно высоких температурах, что открывает совершенно новые перспективы для развития наноэлектроники.

Более того, год назад Фалькович и Леонид Левитов показали, что квантовая электронная жидкость может течь в направлении, противоположном закону Ома, создавая отрицательное сопротивление. Как отмечает пресс-служба ИППИ РАН, это предсказание, опубликованное в Nature Physics, практически одновременно было подтверждено экспериментом, осуществленном при участии нобелевских лауреатов Константина Новоселова и Андрея Гейма, статья которых появилась в марте того же года в журнале Science.

Ученые создали высокоскоростной гибрид вакуумной лампы и транзистора

Эти "реки электронов", как тогда их назвали Гейм и Новоселов, помогут не только найти новые применения для графена и других наноматериалов, но и понять, что происходит с материей в черных дырах и других экзотических средах, где материя ведет себя как некая форма жидкости.